一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)，用于各種水體的水面及水下環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的海面或水下環(huán)境監(jiān)測(cè)大多采用有線線纜形式，近年來(lái)出現(xiàn)基于GPRS/TDMA等類型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，然而其傳輸速率及實(shí)時(shí)信息傳遞是各種水面監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展瓶頸。
[0003]經(jīng)過(guò)檢索，國(guó)內(nèi)外專利和文獻(xiàn)關(guān)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)設(shè)備方面，涉及衛(wèi)星通信信息傳輸、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息傳輸、無(wú)線局域平臺(tái)信息交互等。相關(guān)文獻(xiàn)如下:
I)實(shí)用新型專利“一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的航道水深遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)”(專利號(hào):CN204439172U)，其核心是浮標(biāo)布設(shè)有監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，再由測(cè)深儀及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送設(shè)備傳輸?shù)揭苿?dòng)基站，再經(jīng)GPRS及Internet網(wǎng)絡(luò)，將信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心。
[0004]2)發(fā)明專利“一種跨海水-空氣界面的電磁波傳輸系統(tǒng)及方法”(專利號(hào):CN104618032A)，包括一個(gè)或多個(gè)水聲-電磁波潛標(biāo)和一個(gè)監(jiān)控平臺(tái)；水聲-電磁波潛標(biāo)將傳感器接收的水聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁信號(hào)，再經(jīng)側(cè)面波傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)被接收。
[0005]3)發(fā)明專利“一種可升降的通信中繼系統(tǒng)及方法”(專利號(hào):CN201210152691.8)，包括天線艙、中繼控制艙和升降裝置，用于水下用戶與地面控制中心間的信息交互;天線艙與中繼控制艙雙向無(wú)線通信;天線艙頂部配備衛(wèi)星通信終端，用于與地面控制中心進(jìn)行指令交互。此種傳輸系統(tǒng)和方法的缺點(diǎn)是體積龐大、天線艙易被發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星傳輸時(shí)延過(guò)大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息交互。
[0006]4)美國(guó)專利“Method and apparatus for carrying out high data rate andvoice underwater communicat1n”(專利號(hào):US6130859 A)，包含發(fā)射機(jī)、接收機(jī)及多普勒頻移補(bǔ)償;發(fā)射機(jī)包括數(shù)據(jù)源，串形轉(zhuǎn)換為η路并行數(shù)據(jù)，η通道調(diào)制器產(chǎn)生調(diào)制的信號(hào)，發(fā)射機(jī)還包括水診器用于接收和發(fā)送已調(diào)制信號(hào)；接收機(jī)包括接收已調(diào)信號(hào)的水診器;接收機(jī)包括射頻電路用于放大及對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行成型濾波，串并數(shù)據(jù)處理器，η通道解調(diào)器。
[0007]本發(fā)明通過(guò)引入嵌入式處理模塊、自適應(yīng)調(diào)制方式以及標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)，靈活的傳感器接入及數(shù)據(jù)傳輸方式，有效改進(jìn)和提升了現(xiàn)有浮標(biāo)系統(tǒng)與裝置的傳輸性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提出了一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)，其目的是進(jìn)一步提高現(xiàn)有浮標(biāo)系統(tǒng)傳輸性能以及安裝與使用靈活度。
[0009]本發(fā)明系統(tǒng)包括服務(wù)器設(shè)備組及浮標(biāo)設(shè)備組兩部分；其中，服務(wù)器設(shè)備組又包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器及遠(yuǎn)程終端，其中網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器又包含數(shù)據(jù)庫(kù)和浮標(biāo)代理;浮標(biāo)設(shè)備組又包括浮標(biāo)主體、纜繩和錨系，其中，浮標(biāo)主體是承載設(shè)備的主體，內(nèi)部主要包括若干艙室、電源模塊、無(wú)線通信單元、主控與處理單元、水聲調(diào)制解調(diào)器及傳感器模塊。
[0010]所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器為遠(yuǎn)程處理中心，一方面使遠(yuǎn)程終端可以訪問(wèn)，另一方面將遠(yuǎn)程終端從浮標(biāo)設(shè)備組接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入其數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0011]浮標(biāo)代理是服務(wù)器設(shè)備組中與浮標(biāo)設(shè)備組建立通信的模塊，為浮標(biāo)主體中主控與處理單元的提供遠(yuǎn)程登錄網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的技術(shù)手段；用戶一方面通過(guò)使用遠(yuǎn)程終端與浮標(biāo)主體中的主控與處理單元通信，另一方面，用戶通過(guò)使用遠(yuǎn)程終端可以查看數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0012]所述艙室至少包含三個(gè):上部艙室、中部艙室和下部艙室；其中，下部艙室安裝蓄電池等較重配件，中部艙室安裝主控與處理器單元；中部艙室外面提供太陽(yáng)能電池板的安裝點(diǎn);上部艙室安裝無(wú)線通信單元，其中，無(wú)線通信單元的天線安裝在上部艙室的支架上。
[0013]所述電源模塊主要包括蓄電池和太陽(yáng)能電池板;為整個(gè)浮標(biāo)設(shè)備組提供電力，太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)于蓄電池中；一般提供蓄電池來(lái)提供電力，由于蓄電池提供的電壓與設(shè)備所需要的電壓不一致，因此，還需要直流變壓器對(duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換;如果配備太陽(yáng)能電池板，則太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能需要儲(chǔ)存到蓄電池里，這就需要穩(wěn)壓器來(lái)防止電壓過(guò)高對(duì)蓄電池造成的損害。
[0014]無(wú)線通信單元主要由無(wú)線調(diào)制解調(diào)器、天線、天線適配器以及天線電纜組成;將浮標(biāo)設(shè)備組中的主控與處理器單元通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建立與遠(yuǎn)程終端的通信連接，具體操作步驟為:
1)浮標(biāo)代理與遠(yuǎn)程終端建立連接；
2)浮標(biāo)代理再把無(wú)線通信單元中收到的要傳輸?shù)膫鞲衅鲾?shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)透?jìng)鞯綗o(wú)線通信單元。
[0015]所述的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以為GPRS、CDMA、LTE等網(wǎng)絡(luò);也可以是衛(wèi)星及HF電臺(tái)網(wǎng)；
所述2 )中“收到的要傳輸?shù)膫鞲衅鲾?shù)據(jù)”可以直接來(lái)源于傳感器模塊，也可以來(lái)自于水聲調(diào)制解調(diào)器:即:浮標(biāo)代理及無(wú)線通信單元為水聲調(diào)制解調(diào)器及傳感器模塊提供了遠(yuǎn)程操作的接入方式；
主控與處理單元與無(wú)線通信單元之間具有串口和網(wǎng)口兩種連接方式；當(dāng)主控與處理單元與無(wú)線通信單元之間采用網(wǎng)口連接時(shí)，可以使網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和主控與處理單元之間通過(guò)tftp(Trivial File Transfer Protocol)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳送文件；
主控與處理單元每隔T分鐘調(diào)用其中的采集程序采集傳感器數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)保存在其SD卡上;服務(wù)器設(shè)備組中的浮標(biāo)代理每隔M分鐘會(huì)調(diào)用取數(shù)據(jù)程序，將沒(méi)有上報(bào)的采集數(shù)據(jù)上報(bào)到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器對(duì)采集的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化顯示及處理；
水聲調(diào)制解調(diào)器包含水聽(tīng)器;用來(lái)接收和發(fā)送傳感器模塊采集的水聲通信數(shù)據(jù);再傳輸給主控與處理單元、無(wú)線通信單元以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)到達(dá)服務(wù)器設(shè)備組；其作用相當(dāng)于一個(gè)水聲的網(wǎng)卡；
傳感器模塊主要功能是測(cè)量所在位置海水溫度、電導(dǎo)率(鹽度)及深度等參數(shù);通過(guò)電纜連接入浮標(biāo)主體外，另一端可以連接在浮標(biāo)主體中主控與處理單元或者與水聲調(diào)制解調(diào)器相連;也可以搭載浮標(biāo)、潛標(biāo)及各種水下固定或移動(dòng)平臺(tái)上。
[0016]有益效果
本發(fā)明是一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)，具有如下有益效果:
1.本發(fā)明提出的一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)，引入嵌入式處理模塊、自適應(yīng)調(diào)制方式以及標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步提升了數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；
2.本發(fā)明提出的一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)，傳感器可以實(shí)現(xiàn)靈活接入水聲調(diào)制解調(diào)器或者主控與處理單元，并且可以受遠(yuǎn)程終端直接控制采集數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體環(huán)境狀況；
3.本發(fā)明提出的一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)，其中的遠(yuǎn)程終端可以通過(guò)無(wú)線通信單元連入主控與處理單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的靈活采集、傳輸與監(jiān)測(cè)；
4.本發(fā)明提出的一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)，其供電方式靈活，可以蓄電池、太陽(yáng)能電池板還有充電裝置，能夠保證充足的電源供應(yīng)，使得在特殊時(shí)段，可以連續(xù)不間斷監(jiān)測(cè)水體環(huán)境。
【附圖說(shuō)明】
[0017]
圖1為本發(fā)明一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)及實(shí)施例中的系統(tǒng)組成框圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)的浮標(biāo)設(shè)備組的組成與連接圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)的電源及串行通信分配及示意圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)的工作流程中步驟十的登陸賬號(hào)示意圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例2中一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)的工作流程中步驟十一登陸后浮標(biāo)顯示的數(shù)據(jù)；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例2中一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)的工作流程中步驟11.3中點(diǎn)擊鹽度曲線彈出鹽度曲線的圖表；
圖7是本發(fā)明實(shí)施例2中一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)中浮標(biāo)及其參數(shù)示意圖；
圖8是本發(fā)明實(shí)施例2中一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)浮標(biāo)系統(tǒng)的工作流程中步驟11.4中對(duì)某浮標(biāo)的修改示意圖。
[0018]
實(shí)施方式